ในระบบอุตสาหกรรมที่ใช้ Boiler (หม้อไอน้ำ) การควบคุมที่แม่นยำและมีประสิทธิภาพเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้การผลิตเป็นไปอย่างราบรื่น ลดการใช้พลังงาน และเพิ่มความปลอดภัย หนึ่งในเทคนิคที่ได้รับความนิยมสูงสุดในการควบคุมอุณหภูมิ แรงดัน และอัตราการไหลของไอน้ำใน Boiler คือ PID Control ซึ่งช่วยให้ระบบสามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของโหลดได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ บทความนี้จะอธิบายหลักการทำงานของ PID Controller, การนำไปใช้กับ Boiler, ปัญหาที่อาจพบ และแนวทางการปรับจูนค่าพารามิเตอร์ให้เหมาะสม
PID Control คืออะไร?
PID (Proportional-Integral-Derivative) Control เป็นระบบควบคุมอัตโนมัติที่ใช้สามองค์ประกอบหลักในการปรับปรุงค่าควบคุมให้ได้ตามที่ต้องการ ได้แก่:
- P – Proportional (สัดส่วน): ปรับค่าเอาต์พุตให้แปรผันตามค่าความคลาดเคลื่อน (Error) ระหว่างค่าที่วัดได้กับค่าที่ตั้งไว้
- I – Integral (ผลรวมสะสม): คำนวณผลรวมของค่าความคลาดเคลื่อนเพื่อแก้ไขความผิดพลาดสะสมและลด Offset Error
- D – Derivative (อัตราการเปลี่ยนแปลง): คำนวณการเปลี่ยนแปลงของค่าความคลาดเคลื่อนเพื่อช่วยลดการแกว่งของระบบและเพิ่มความเสถียร
เมื่อทั้งสามองค์ประกอบทำงานร่วมกัน PID Controller จะสามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของโหลดได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การนำ PID Control ไปใช้กับ Boiler
PID Control สามารถนำไปใช้ควบคุมพารามิเตอร์ที่สำคัญใน Boiler ได้หลายด้าน เช่น
- การควบคุมระดับน้ำใน Boiler
- ป้องกันปัญหาน้ำแห้ง (Low Water Level) หรือ น้ำล้น (High Water Level) ซึ่งอาจทำให้เกิดอันตรายและลดประสิทธิภาพการทำงาน
- การควบคุมอุณหภูมิและแรงดันไอน้ำ
- รักษาอุณหภูมิและแรงดันไอน้ำให้คงที่ เพื่อให้การจ่ายไอน้ำเป็นไปตามความต้องการของกระบวนการผลิต
- การควบคุมอัตราการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง
- PID Control สามารถช่วยปรับอัตราการจ่ายเชื้อเพลิงให้เหมาะสมกับความต้องการของระบบ ลดการใช้พลังงาน และเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้
ปัญหาที่พบในการใช้ PID Control กับ Boiler
แม้ว่า PID Control จะเป็นระบบที่มีประสิทธิภาพ แต่ก็ยังมีปัญหาที่อาจพบได้ เช่น
- Overshoot และ Undershoot – หากค่าพารามิเตอร์ P, I, และ D ไม่ถูกปรับจูนอย่างเหมาะสม อาจทำให้ระบบแกว่งเกินไปหรือปรับค่าช้าเกินไป
- Nonlinearity ของ Boiler – ระบบ Boiler มีพฤติกรรมที่ไม่เป็นเชิงเส้น (Nonlinear) เช่น การหน่วงเวลาของการถ่ายเทความร้อน ซึ่งอาจทำให้ PID ตอบสนองได้ไม่ดีในบางสถานการณ์
- โหลดที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา – ในบางกรณี โหลดของ Boiler อาจเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ทำให้ PID ต้องปรับค่าตลอดเวลาเพื่อให้การควบคุมมีเสถียรภาพ
วิธีการปรับจูน PID Controller ให้เหมาะสม
การปรับค่าพารามิเตอร์ของ PID ให้เหมาะสมกับระบบ Boiler สามารถทำได้หลายวิธี ได้แก่
- Ziegler-Nichols Method – ใช้วิธีทดลองปรับค่าจากการตอบสนองของระบบเพื่อหา P, I, และ D ที่เหมาะสม
- Trial and Error Method – ทดลองปรับค่าพารามิเตอร์ด้วยมือเพื่อให้ได้ค่าที่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมการทำงาน
- Auto-Tuning PID – ใช้อัลกอริธึมอัตโนมัติ เช่น Adaptive PID หรือ AI-Based Tuning เพื่อปรับค่าพารามิเตอร์แบบเรียลไทม์
- Model-Based Control – ใช้แบบจำลองของระบบ Boiler เพื่อช่วยให้การจูนค่าพารามิเตอร์แม่นยำขึ้น
ตัวอย่างแบรนด์ที่ใช้ PID Control ใน Boiler
- Siemens – SIMATIC PID Controller: ระบบควบคุม PID สำหรับอุตสาหกรรมที่สามารถตั้งค่าได้อย่างละเอียด
- Emerson – DeltaV PID Control: ระบบควบคุมอัจฉริยะที่มีฟังก์ชัน Auto-Tuning
- Honeywell – UDC Series: PID Controller ที่ใช้ในอุตสาหกรรมพลังงานและ Boiler
- ABB – Freelance DCS PID Control: ใช้ AI และ Machine Learning เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการควบคุม
- Yokogawa – Exaquantum PID: ระบบวิเคราะห์และปรับแต่ง PID Controller สำหรับ Boiler โดยเฉพาะ
สรุป
PID Control เป็นเทคนิคการควบคุมที่สำคัญสำหรับ Boiler ซึ่งช่วยให้การควบคุมระดับน้ำ, อุณหภูมิ, และแรงดันไอน้ำเป็นไปอย่างแม่นยำ ลดการใช้พลังงาน และเพิ่มเสถียรภาพของระบบ อย่างไรก็ตาม การตั้งค่าพารามิเตอร์ PID อย่างเหมาะสมเป็นสิ่งที่สำคัญเพื่อให้ระบบทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด หากต้องการเพิ่มความแม่นยำของ PID Control for Boiler, ควรพิจารณาใช้ Advanced Process Control (APC), และ Model Predictive Control (MPC) เพื่อช่วยให้การควบคุมมีความอัจฉริยะและเหมาะสมกับการเปลี่ยนแปลงของโหลดมากขึ้น
******************************************
หากเพื่อนๆสนใจเกี่ยวกับเทคโนโลยีสำหรับหม้อไอน้ำ หรือ Boiler แล้ว ทางนายช่างมาแชร์จะขอแนะนำงาน BOILEX ASIA AND PUMPS & VALVES ASIA 2025 จัดขึ้นเป็นครั้งที่ 25 โดยมีกำหนดจัดงานในวันที่ 2-4 กรกฎาคม 2568 ณ ศูนย์การประชุมแห่งชาติสิริกิติ์ กรุงเทพ
งานแสดงเทคโนโลยีเฉพาะทางด้านหม้อน้ำ ภาชนะรับแรงดัน ปั้ม และวาล์วชั้นนำของภูมิภาคในกระบวนการผลิตสำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ จากบริษัทชั้นนำของของโลกกว่า 200 แบรนด์ – โดยรวบรวมผู้มีอำนาจตัดสินใจและผู้ซื้อคุณภาพจากทั่วอาเซียนที่งาน เพื่อยกระดับความสำเร็จให้กับอุตสาหกรรมเพื่อการแข่งขันในยุคแห่งการช่วงชิงโอกาสอย่างแท้จริง
Mr. Jakke Seecoth
Informa Markets in Thailand
428 Ari Hills Building 18th Floor, Phaholyothin Rd, Samsennai, Phayathai, Bangkok, Thailand 10400
Tel: +66 2036 0500 ext. 766
Email: [email protected]
Website: https://www.pumpsandvalves-asia.com/
******************************************
แล้วพบกับสาระดีๆแบบนี้ทางด้านงานช่าง งานวิศวกรรม และอุตสาหกรรมได้ที่ นายช่างมาแชร์ นะครับ
Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Blockdit : https://www.blockdit.com/naichangmashare
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare
Youtube: https://www.youtube.com/channel/UCmIPiSeg-uy4k8JYSmknp_g
#นายช่างมาแชร์
